Python時間モジュールの初心者向けガイド

前のセクションで、時代の始まりからの経過時間を表す浮動小数点数でPython時間を管理できることを学びました。

Merriam-Websterは、時代を次のように定義します。

ここで把握する重要な概念は、Pythonの時間を扱う場合、開始点で識別される期間を考慮することです。 コンピューティングでは、この開始点をepochと呼びます。

エポックは、時間の経過を測定できる開始点です。

たとえば、エポックを1970 UTCの1月1日の深夜（WindowsおよびほとんどのUNIXシステムで定義されているエポック）と定義すると、1970年1月2日のUTCの深夜をエポックからの86400秒として表すことができます。 。

これは、1分に60秒、1時間に60分、1日に24時間あるためです。 1970年1月2日UTCはエポックの1日後なので、基本的な数学を適用してその結果に到達できます。

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また、エポック以前の時間を表すことができることに注意することも重要です。 秒数は負の値になります。

たとえば、1969年12月31日のUTCの深夜（1970年1月1日のエポックを使用）を-86400秒として表します。

1970年1月1日UTCは一般的なエポックですが、コンピューティングで使用される唯一のエポックではありません。 実際、異なるオペレーティングシステム、ファイルシステム、およびAPIは、異なるエポックを使用する場合があります。

前に見たように、UNIXシステムはエポックを1970年1月1日と定義しています。 一方、Win32 APIは、エポックをJanuary 1, 1601として定義します。

time.gmtime()を使用して、システムのエポックを判別できます。

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この記事のコース全体を通して、gmtime()とstruct_timeについて学習します。 今のところ、timeを使用して、この関数を使用してエポックを検出できることを知っておいてください。

エポックを使用して秒単位で時間を測定する方法について理解したところで、Pythonのtimeモジュールを見て、それがどの機能を提供しているかを確認しましょう。

まず、time.time()は、エポックから経過した秒数を返します。 戻り値は、秒の小数部を考慮した浮動小数点数です。

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エポックと見なされる基準点は非常に異なる可能性があるため、マシンで取得する数値は非常に異なる場合があります。

Further Reading: Python 3.7ではtime_ns()が導入されました。これは、エポックからの同じ経過時間を表す整数値を返しますが、秒単位ではなくナノ秒単位です。

時間を秒単位で測定することは、いくつかの理由で役立ちます。

ただし、現在の時刻を文字列で表示したい場合があります。 これを行うには、time()から取得した秒数をtime.ctime()に渡すことができます。

前に見たように、エポックからの経過秒数として表されるPython時間をstringに変換することをお勧めします。 これは、ctime()を使用して行うことができます。

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ここでは、現在の時刻を秒単位で変数tに記録し、tを引数としてctime()に渡しました。これにより、同じ時刻の文字列表現が返されます。

Technical Detail:エポックからの秒数を表す引数は、ctime()の定義によればオプションです。 引数を渡さない場合、ctime()はデフォルトでtime()の戻り値を使用します。 したがって、上記の例を単純化できます。

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ctime()によって返される時間の文字列表現（timestampとも呼ばれる）は、次の構造でフォーマットされます。

前の例は、米国中南部地域のコンピューターからキャプチャされた特定の瞬間のタイムスタンプを表示します。 しかし、オーストラリアのシドニーに住んでいて、同じ瞬間に同じコマンドを実行したとしましょう。

上記の出力の代わりに、次が表示されます。

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タイムスタンプのday of week、day of month、およびhourの部分は、最初の例とは異なることに注意してください。

ctime()によって返されるタイムスタンプは地理的な場所によって異なるため、これらの出力は異なります。

Note:タイムゾーンの概念は物理的な場所に関連していますが、実際に移動しなくても、コンピューターの設定でこれを変更できます。

物理的な場所に依存する時間の表現はlocal timeと呼ばれ、time zonesと呼ばれる概念を利用します。

Note:現地時間はロケールに関連しているため、タイムスタンプは、文字列内の要素の順序や日と月の省略形の翻訳など、ロケール固有の詳細を説明することがよくあります。 ctime()はこれらの詳細を無視します。

Pythonの時間表現をよりよく理解できるように、タイムゾーンの概念をもう少し詳しく見てみましょう。

UTCは、世界のすべての計時が同期（または調整）される時間標準です。 それ自体はタイムゾーンではなく、タイムゾーンとは何かを定義する超越的な標準です。

UTC時間は、地球の自転を参照するastronomical timeとatomic clocksを使用して正確に測定されます。

タイムゾーンは、UTCからのオフセットによって定義されます。 たとえば、南北アメリカでは、中央タイムゾーン（CT）はUTCから5〜6時間遅れているため、UTC-5：00またはUTC-6：00の表記を使用しています。

一方、オーストラリアのシドニーは、オーストラリア東部時間帯（AET）に属し、UTC（UTC + 10：00またはUTC + 11：00）よりも10時間または11時間進んでいます。

この違い（UTC-6：00からUTC + 10：00）は、前の例のctime()からの2つの出力で観察された差異の理由です。

これらの時間は正確に16時間離れており、上記のタイムゾーンオフセットと一致しています。

CTがUTCから5〜6時間遅れるか、AETが10〜11時間遅れることがあるのか​​疑問に思うかもしれません。 これは、これらのタイムゾーンの一部を含む世界中の一部の地域で夏時間が適用されるためです。

夏の月は一般的に冬の月よりも多くのdaylight hoursを経験します。 このため、一部の地域では、夏時間をより有効に活用するために、春と夏の間に夏時間（DST）を遵守しています。

DSTを遵守する場所では、春の初めに時計が1時間進みます（実質的に1時間失われます）。 その後、秋には、時計が標準時間にリセットされます。

文字SとDは、タイムゾーン表記の標準時間と夏時間を表します。

時刻を現地時間のタイムスタンプとして表す場合、DSTが適用可能かどうかを考慮することが常に重要です。

ctime()は、夏時間を考慮します。 したがって、前述の出力の差は、次のように正確になります。

Pythonの時間を表すために数値を使用する代わりに、別のプリミティブデータ構造であるtupleを使用できます。

タプルを使用すると、一部のデータを抽象化して読みやすくすることで、時間をもう少し簡単に管理できます。

タプルとして時間を表す場合、タプル内の各要素は時間の特定の要素に対応します。

既に学んだ方法を使用して、2つの異なる方法で同じPython時間を表すことができます。

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この場合、tとtime_tupleの両方が同じ時間を表しますが、タプルは時間コンポーネントを操作するためのより読みやすいインターフェイスを提供します。

Technical Detail:実際、秒単位のtime_tupleで表されるPython時間を見ると（この記事の後半でその方法を説明します）、1551186415.0に解決されることがわかります。 1551186415.360564ではなくs。

これは、タプルに小数秒を表す方法がないためです。

タプルはPython時間を操作するためのより管理しやすいインターフェースを提供しますが、さらに優れたオブジェクトがあります：struct_time。

タプルコンストラクトの問題は、単一の秒ベースの数字よりも整理されているにもかかわらず、まだ数字の束のように見えることです。

struct_timeは、PythonのcollectionsモジュールのNamedTupleを利用して、タプルの番号のシーケンスを有用な識別子に関連付けることにより、これに対する解決策を提供します。

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Technical Detail:別の言語を使用している場合、structとobjectという用語は互いに対立している可能性があります。

Pythonには、structというデータ型はありません。 代わりに、すべてがオブジェクトです。

ただし、名前struct_timeは、データ型が実際にはstructであるC-based time libraryに由来します。

実際、Pythonのtimeモジュール（implemented in C）は、ヘッダーファイルtimes.hをインクルードすることにより、このstructを直接使用します。

これで、インデックスではなく属性の名前を使用して、time_objの特定の要素にアクセスできます。

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struct_timeの可読性と使いやすさを超えて、Pythontimeモジュールの多くの関数の戻り値の型であるため、知っておくことも重要です。

エポックは、タイムゾーンではなくUTCを定義に使用します。 したがって、エポックからの経過秒数は、地理的な場所に応じて変わりません。

ただし、struct_timeについては同じことが言えません。 Python時間のオブジェクト表現では、タイムゾーンが考慮される場合とされない場合があります。

秒を表すfloatをstruct_timeに変換する方法は2つあります。

PythonタイムフロートをUTCベースのstruct_timeに変換するために、Pythontimeモジュールはgmtime()と呼ばれる関数を提供します。

この記事で以前に使用したgmtime()を確認しました。

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この呼び出しを使用して、システムのエポックを発見しました。 これで、ここで実際に何が起こっているかを理解するためのより良い基盤ができました。

gmtime()は、エポックからの経過秒数をUTCのstruct_timeに変換します。 この場合、秒数として0を渡しました。これは、UTCでエポック自体を見つけようとしていることを意味します。

Note:属性tm_isdstが0に設定されていることに注意してください。 この属性は、タイムゾーンが夏時間を使用しているかどうかを表します。 UTCはDSTにサブスクライブしないため、gmtime()を使用する場合、フラグは常に0になります。

前に見たように、struct_timeは秒の小数部を表すことができないため、gmtime()は引数の秒の小数部を無視します。

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渡した秒数が2に非常に近い場合でも、tm_sec=1で示されているように、.99の小数秒は単に無視されていることに注意してください。

gmtime()のsecsパラメータはオプションです。つまり、引数なしでgmtime()を呼び出すことができます。 これにより、UTCの現在の時刻が提供されます。

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興味深いことに、time内にこの関数の逆関数はありません。 代わりに、Pythonのcalendarモジュールでtimegm()という名前の関数を探す必要があります。

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timegm()はタプル（またはタプルのサブクラスであるためstruct_time）を取り、エポックからの対応する秒数を返します。

Historical Context:timegm()がtimeにない理由に興味がある場合は、Python Issue 6280でディスカッションを表示できます。

つまり、timeは、一致する関数を含まないCのタイムライブラリ（time.hで定義）に厳密に従うため、元々calendarに追加されました。 上記の問題は、timegm()をtimeに移動またはコピーするというアイデアを提案しました。

ただし、datetimeライブラリの進歩、time.timegm()のパッチ適用された実装の不整合、およびcalendar.timegm()の処理方法の問題により、メンテナはパッチを拒否し、％の使用を推奨しました。 （t3）s代わりに。

UTCは標準であるため、プログラミングでは価値があります。 DST、タイムゾーン、またはロケール情報について心配する必要はありません。

そうは言っても、現地時間を使いたい場合はたくさんあります。 次に、秒単位から現地時間に変換する方法を確認して、それを実行できるようにします。

アプリケーションでは、UTCではなく現地時間で作業する必要がある場合があります。 Pythonのtimeモジュールは、localtime()と呼ばれるエポックから経過した秒数から現地時間を取得するための関数を提供します。

localtime()の署名は、オプションのsecs引数を取り、ローカルタイムゾーンを使用してstruct_timeを構築するために使用するという点で、gmtime()に似ています。

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tm_isdst=0に注意してください。 DSTは現地時間に関係するため、tm_isdstは、DSTが特定の時間に適用可能かどうかに応じて、0と1の間で変化します。 tm_isdst=0以降、DSTは2019年3月1日には適用されません。

2019年の米国では、夏時間は3月10日に始まります。 したがって、DSTフラグが正しく変更されるかどうかをテストするには、secs引数に9日分の秒を追加する必要があります。

これを計算するには、1日の秒数（86,400）に9日を掛けます。

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これで、struct_timeが2019年3月10日をtm_isdst=1で示していることがわかります。 また、夏時間のために、tm_hourも前の例の7ではなく8にジャンプしていることに注意してください。

Python 3.3以降、struct_timeには、struct_timeのタイムゾーンを決定するのに役立つ2つの属性も含まれています。

最初は、これらの属性はプラットフォームに依存していましたが、Python 3.6以降、すべてのプラットフォームで利用可能です。

まず、tm_zoneはローカルタイムゾーンを格納します。

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ここで、localtime()がstruct_timeを返し、タイムゾーンがCST（中部標準時）に設定されていることがわかります。

前に見たように、UTCオフセットとDST（該当する場合）の2つの情報に基づいてタイムゾーンを通知することもできます。

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この場合、current_localはグリニッジ標準時を表すGMTより21600秒遅れていることがわかります。 GMTは、UTCオフセットのないタイムゾーンです：UTC±00：00。

21600秒を1時間あたりの秒数（3,600）で割ると、current_local時間はGMT-06:00（またはUTC-06:00）になります。

GMTオフセットとDSTステータスを使用して、中部標準時ゾーンに対応する標準時のcurrent_localがUTC-06:00であると推定できます。

gmtime()と同様に、localtime()を呼び出すときにsecs引数を無視でき、現在の現地時間をstruct_timeで返します。

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gmtime()とは異なり、localtime()の逆関数はPythontimeモジュールに存在します。 それがどのように機能するかを見てみましょう。

タイムタプルまたはstruct_timeをタイムスタンプに変換するには、asctime()を使用します。

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gmtime()とlocaltime()はどちらも、UTCと現地時間でそれぞれstruct_timeインスタンスを返します。

asctime()を使用して、いずれかのstruct_timeをタイムスタンプに変換できます。 asctime()は、この記事の前半で学習したctime()と同様に機能しますが、浮動小数点数を渡す代わりにタプルを渡す点が異なります。 タイムスタンプ形式でさえ、2つの関数間で同じです。

ctime()と同様に、asctime()のパラメーターはオプションです。 時間オブジェクトをasctime()に渡さない場合、現在の現地時間を使用します。

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ctime()と同様に、ロケール情報も無視します。

asctime()の最大の欠点の1つは、フォーマットの柔軟性がないことです。 strftime()は、タイムスタンプをフォーマットできるようにすることで、この問題を解決します。

ctime()とasctime()の文字列形式では、アプリケーションにとって不十分な状況に陥る可能性があります。 代わりに、ユーザーにとってより意味のある方法で文字列をフォーマットすることをお勧めします。

これの一例は、ロケール情報を考慮した文字列で時間を表示したい場合です。

文字列をフォーマットするには、struct_timeまたはPythonの時間タプルを指定して、「文字列format時間」を表すstrftime()を使用します。

strftime()は2つの引数を取ります：

文字列をフォーマットするには、directivesを使用します。 ディレクティブは、次のような特定の時間要素を指定する%で始まる文字シーケンスです。

たとえば、次のようにISO 8601標準を使用して、現地時間で日付を出力できます。

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Further Reading: Pythonの時刻を使用して日付を表すことは完全に有効で受け入れられますが、Pythonのdatetimeモジュールの使用も検討する必要があります。このモジュールは、日付と時刻を一緒に操作するためのショートカットとより堅牢なフレームワークを提供します。

たとえば、datetimeを使用して、ISO8601形式での日付の出力を簡略化できます。

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前に見たように、asctime()よりもstrftime()を使用することの大きな利点は、ロケール固有の情報を利用するタイムスタンプをレンダリングできることです。

たとえば、ロケールに依存する方法で日付と時刻を表現する場合は、asctime()を使用できません。

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プログラムでロケールを変更した後でも、asctime()は以前と同じ形式で日付と時刻を返すことに注意してください。

Technical Detail:LC_TIMEは、日付と時刻のフォーマットのロケールカテゴリです。 locale引数'zh_HK'は、システムによって異なる場合があります。

ただし、strftime()を使用すると、ロケールを説明していることがわかります。

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ここでは、strftime()を使用したため、ロケール情報を正常に利用できました。

Note:%cは、ロケールに適した日付と時刻のディレクティブです。

タイムタプルがパラメーターtに渡されない場合、strftime()はデフォルトでlocaltime()の結果を使用します。 したがって、オプションの2番目の引数を削除することで、上記の例を単純化できます。

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ここでは、独自の引数を引数として渡す代わりに、デフォルトの時間を使用しています。 また、format引数は、書式設定ディレクティブ以外のテキストで構成できることに注意してください。

Further Reading:strftime()が利用できるこの完全なlist of directivesを確認してください。

Pythontimeモジュールには、タイムスタンプをstruct_timeオブジェクトに変換する逆の操作も含まれています。